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양조주 | 발효화학과 포도주의 성분조성(5)

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작성자 관리자 작성일18-07-11 14:24 조회56회 댓글0건

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발효화학과 포도주의 성분조성

 

     살균제(Antiseptics)

 포도주에 이산화황을 첨가하는 효과는 고대 이집트나 로마시대부터 알려져 왔다. 1911년경 부터는 용기나 포도주의 오염방지에 널리 사용되었다. 이산화황이나 아황산염은

정상적인 효모발효의 산물이기 때문에 첨가하지 않아도 숙성시키지 않은 포도주에는 존재하게 된다. 이산화황은 수용액 상태에서 여러 형태로 평형을 이루어 존재한다.

              SO2(gas)   ↔ SO2(aq.)

              SO2(aq.)  +  H2O  ↔  H2SO3

              H2SO3  ↔  H+  +  HSO3         K1  =  1.7  x 1/100

              HSO3  ↔  H+  +  SO3 --         K2  =  5  x 1,000,000

              2HSO3  ↔  S2O5--  +  H2O

 이와 같은 평형상태에서 이산화황의 모든 형태는 유리 이산화황으로 알려져 있다.  

 아황산(H2SO3)은 확실히 존재하지 않는다. 가수화되어 용해된 gas는 해리되는데 

이것을 H2SO3라고 표기하기도 한다. pH에 따른 여러 형태의 이산화황의 상대적인 양을 <그림>에 나타내었다. 이산화황의 살균력은 비결합된 유리형인데 특히 비해리로 

용해된 SO2이다. 가수화된 SO2가 동일한 살균력을 갖기 위해서는 pH 3.2보다는 

pH3.8에서 더 많은 양이 필요하다. (<그림>)

 

             <그림>Effect of pH on form of sulfurous acid in water at 77F

 

 아황산 이온(HSO3-)은 알데히드, 덱스트린, 펙틴질, 단백질, 케톤, 당 들과 반응하여 

이산화황이 첨가된 물질들을 형성한다. 

 

                                                O

               H                          H   ∥

          R= CO  + HOSO-  →HOC -SO-

                             ∥           R   ∥

                             O                 O

 

 이러한 것들이 고정된 또는 결합된 이산화황의 형태이다. 먼저 아세트알데히드가 아황산(bisulfite)과 결합하고 아황산이 추가로 첨가되면 포도당과 결합한다. 유황산이 충분히 많아도 당과 결합한 유황산은 아세트알데히드보다는 적은데 이것은 이산화황은 유리 알데히드기를 가진 당과만 결합하기 때문이다. 결합된 양이나 결합속도는 pH가 낮을수록 

적고 느리다. 

 포도주에서 유리와 결합의 비율은 온도, 결합물질의 양이나 종류, pH에 영향을 받는다. 

Burroughs에 따르면 사이다에서 50mg/liter의 유리 이산화황이  20℃, pH3 -4에서 여러 물질들과  결합되는 비율은 다음과 같다. 

아세트 알데히드 100, 피루빈산 66, α-ketoglutaric acid 47, L-xylosone 27,

monogalacturonic acid 2.5, trigalacturonic acid 2.1, xylose 11, 포도당 0.12이다.

Burroughs는 결합형태를 색층분석적(chromatographically)으로 분리규명하고 평형상수를 사용하여 부패된 포도로 제조된 포도주의 SO2결합을 측정하고 또한 잘 익은 포도주는 결합능력이 이보다 낮은 것을 측정하였다. 곰팡이나 박테리아에 심하게 오염된 포도로 제조된 포도주는 결합능력이 커서  미생물들에 의해 생성된 카보닐 화합물들을 잘 생성시킨다. . 특히 

dicarbonyls 2,5-diketogluconic acid, D-threo-2,5-hexodiulose 그리고 L-xylosone등을 

많이 생성하였다.  

보르도우의 Botrytis에 오염된 감미 백포도주에서는 그러한 물질들이 전체 이산화황의 

40-80%였다.    

 Fornachon은 이산화황의 살균력은 주로 유리형에 의하지만 포도주에서 젖산 박테리아가 생장은 이산화황과 아세트알데히드의 결합정도에 달려 있다고 하였다. 이것은 박테리아의 종에 따라 달라진다고 하였다. 결과적으로는 이산화황과 과량의 아세트 알데히드의 존재하에서는 젖산 박테리아의 어떤 종이 아세트 알데히드를 공격하여 박테리아의 추가생장을 막는데 충분한 양의 이산화황을 유효하게 해준다. 발효후에는 이산화황이 

아세트알데히드와 충분히 결합하도록 충분한 양의 이산화황을 첨가해 주어야 한다. 이산화황은 효소에 의해 산화되는 것은 방지하지만 숙성중 공기노출로 인한 비효소적 

산화는 방지하지 못한다. 

 이산화황과 결합된 아세트알데히드는 왕성한 발효가 유효한 유리 중아황산염과 쉽게 결합하기 때문에 효모의 효소에 의해 에타놀로의 환원이 불가하다. 이산화황의 함량이 

높으면 결합형 아세트알데히드는 물론 글리세롤도 추가로 생성된다. 그렇지만 Ough의 

실험에 의하면 과즙에 첨가된 이산화황이 200mg/liter까지는 포도주의 글리세롤함량이 

크게 변하지 않았다. 

 이산화황의 살균력은 존재하는 형태에도 의존하지만 미생물들의 종류나 활성도에도 

의존된다. 효모는 이산화황의 함량이 높더라도 생장이나 발효에 순응할 수 있다. 

Schanderl은 아황산염에 순응된 효모는 순응이 안된 효모에 비해 고농도의 이산화황에 

민감하다. 그는 pH 3.18,  1000mg/liter 이산화황농도에서 발효하는 효모에 대해 보고하였다. 또한 효모는 알콜이 있을 경우 같은 pH라도 이산화황에 보다 민감하다. 

Schanderl은 이산화황이 과즙의 산화-환원력을 감소시켜 발효를 지연시킨다고 믿었다.

rH값이 20.2인 과즙은 rH 18.2의 과즙에 비해 발효가 빨리 진행되었다.

 어떤 종류의 박테리아는 극소량의 이산화황에 대해서도 민감하다. 곰팡이와 많은 효모들은 이산화황에 대해 민감하고 대부분의 미생물들은 산성의 pH에서 100mg/liter이하의 이산화황 농도에 생장이 억제된다. 이산화황에 의한 박테리아의 휘발산생성방지효과는

<표>에서 볼 수 있다.

 

              <표>Effect of sulfur dioxide in preventing high volatile acidity in wines

year 

method 

of fermentation 

   " 

   "

Number of samples 

% of samples containing viable lactic acid bacteria 

composition of wine, % 

  " 

   "

   "

 

 Metabisulfite added

cooling 

pure 

yeast 

 

 

Alcohol 

Volatile 

acid 

Total

 acid 

 Sugar 

1913

1913

1913

1913

1934

1934

1934 

No

Yes

Yes

No

Yes

Yes

Yes 

No

No

No

No

No

No

NO

Yes

 

No

No

Yes

No

No

Yes

Yes 

101

  6

 67

 81

 64

 21

 69 

100

  0

  0

 81

 20

 80

 14 

11.5

12.6

12.1

12.7

11.6

13.4

12.4 

 0.118

0.048

0.066

0.173

0.064

0.087

0.060

0.66

0.50

0.57

0.80

0.71

0.62

0.50 

0.49

0.42

0.21

0.52

0.21

0.36

0.17 

 

 Schanderl은 야생효모에 대한 이산화황의 살균력은 과장되었다고 믿었다. 과즙의 유리

이산화황의 농도는 낮으므로 황산화력에 의한다고 설명하는 것이 좋다. 왜냐 하면 

포도주 효모는 혐기적 조건에서 잘 생장하기 때문이다. 

 이산화황의 효과는 발효가 왕성할 때 적은데 이것은 생성되는 아세트알데히드에 의해

고정되기 때문이다. 이것은 발효중 이산화황을 일회에 첨가하는 것이 수회에 나눠 첨가

하는 것보다 효과적이라는 것을 설명해준다. 수회에 걸쳐 소량씩 첨가하는 것은 고정되는 이산화황이 많아지게 한다. 또한 운반에 따른 손실도 발생한다. 

 이산화황은 말로-라틱발효를 방지하는데 말로-라틱 발효는 이로운 경우와 그렇지 못한 경우가 있다. 동물에 대한 아황산염의 독성에 대해서도 논쟁이 이어졌다. Causert는 

아황산염 주입으로 인한 해부학적이나 생리적인 문제점은 없다고 보고하였지만 

thiamin의 배출감소와 소변으로의 칼슘 배출이 확실하였다. 그들은 450mg/liter의 

이산화황을 함유하는 포도주를 소비한데는 주의가 필요하다고 하였다. DeEds의 

데이터도 약간의 독성 위험성을 지적하였다. 시스테인과 메치오닌의 유황은 인간의 

아황산염 산화제에 의해 아황산염을 거쳐 황산염으로 이화되고 첨가되는 이산화황도 같은 방식으로 대사가 이루어진다.   

 

    

         

         

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